量子もつれを利用して「時間の矢」を反転、ABC連邦大学が観測

物理学における興味深い挑戦の1つは、時間の性質を理解することだ。微視的なレベルでは物理法則は時間に関して対称であり、時間が進んでも後戻りしても同様に機能する。しかし、巨視的なレベルでは、すべてのプロセスには優先的な方向がある。偉大な物理学者であるアーサー・エディントン（Arthur Eddington）は、これを「時間の矢」と呼んだ。

時間の矢がある一方向を向いていて他の方向を向いていないのは、科学における大きな謎の一つだ。標準的な答えとして、時間の矢が熱力学第二法則に従うということがある。つまり、閉鎖系では、乱雑さ、あるいはエントロピーは常に時間と共に増加し、それが時間の進む方向を決めているというのだ。

そのため、ミルクを紅茶に混ぜることは簡単だか、ミルクを混ぜた紅茶からミルクだけが出てくることはない。スクランブルエッグが自然にスクランブルされていない状態になることはない。朝、熱いコーヒーを入れたマグカップが手を温めることはあっても、手の熱がマグカップに移ってコーヒーをより熱くすることはない。

しかし、時間の矢の方向を決めるために働いている要素がもう一つある。それは宇宙の初期条件だ。理由は不明だが、初期の宇宙は熱く、エネルギーは均等に分布していた。これは重力によって支配されるシステムの低エントロピー状態である。

時間の経過とともに、エントロピーは増加し続け、このことが広範にわたって時間の矢の方向を決定している。

とすると、興味深い可能性が生まれる。初期条件が時間の矢の方向性を決めるのであれば、おそらく、時間の矢が逆方向を向くような初期条件を持つシステムを地球上に作成できるのではないか。こうい …

微視的な物理法則が時間に関して対称であるにもかかわらず、現実の世界では時間がなぜ一方向にしか流れないのかは、物理学者にとって非常に興味深い課題の一つだ。ブラジルの大学の研究チームは、量子もつれを利用することで「時間の矢」を反転させ、冷たい原子核から熱い原子核へ熱が自然に移ることを実験で観測した。